张伟文 陈鹏 蒋曼丽 熊赤 汪莹 牛朝诗

帕金森病是一种好发于中老年人群、缓慢进展的神经变性病，以典型的运动症状如静止性震颤、肌强直、运动迟缓和姿势平衡障碍，以及非运动症状如认知功能障碍、情绪障碍和自主神经功能障碍等为主要临床表现［1］。有20%~30%的帕金森病患者确诊时即已合并轻度认知损害（PD⁃MCI）［2］，且约有42.3%的PD⁃MCI 患者随访期间进展为帕金森病痴呆（PDD）［3］。工作记忆系指暂时存储和处理语言理解、学习和推理等复杂认知任务所需信息的高级认知功能，不仅包括记忆的暂时存储，还包括记忆的处理［4］，是语言功能、视空间能力和执行功能等认知功能的基础与关键［5］，若能早期认识到帕金森病患者工作记忆和认知功能障碍变化的病理生理学机制，及时干预，有助于提高患者生活质量。既往研究显示，帕金森病患者认知功能障碍与额叶⁃纹状体多巴胺能神经环路功能障碍密切相关［6］，合并认知功能障碍的帕金森病患者纹状体与背外侧前额叶皮质功能连接（FC）减弱［7］，PD⁃MCI 患者静息态下额顶叶网络内双侧前额叶之间功能连接减弱［8］。然而，目前关于帕金森病患者工作记忆相关静息态fMRI 的研究甚少，鉴于此，安徽医科大学附属省立医院神经外科采用神经心理学测验量表联合fMRI，探究帕金森病患者是否存在工作记忆障碍并总结其特点，通过分析神经元活动和功能连接以探讨帕金森病合并工作记忆障碍的可能神经影像学机制。

对象与方法

一、研究对象

1.纳入标准 （1）帕金森病诊断符合英国脑库帕金森病诊断标准［9］，并同时由两位神经科医师确诊为原发性帕金森病。（2）病程≥4 年。（3）能够理解并配合神经心理学测验。（4）Hoehn⁃Yahr 分期3~5 级。（5）临床资料、神经心理学测验和影像学资料完整。

2.排除标准 （1）既往有明确的中枢神经系统感染史、颅脑创伤史、药物长期过量服用史（如氟桂利嗪、甲氧氯普胺、利血平等），以及发病前有明确的化学物质或农药中毒史（如一氧化碳、锰剂、1⁃甲基⁃4⁃苯基⁃1，2，3，6⁃四氢吡啶（MPTP）、甲醇、有机磷农药等）。（2）既往曾行立体定向神经核团毁损术、脑深部电刺激术（DBS）、经颅磁刺激术（TMS）等治疗。（3）合并严重的内科疾病（如心力衰竭、呼吸衰竭、肾功能障碍等）和精神疾病（如躁狂症、精神分裂症、严重抑郁症等）。（4）影像学检查提示脑血管病、颅内占位性病变等。（5）伴有失聪、失语、手指严重畸形等影响神经心理学测验的患者。（6）合并阿尔茨海默病、血管性痴呆、路易体痴呆等导致认知功能障碍的患者。

3.一般资料 选择2019 年1 月至2020 年9 月在我院神经外科住院治疗的原发性帕金森病患者共39 例，均为右利手，男性16 例，女性23 例；年龄46~69 岁，平均（59.74±6.57）岁；受教育程度0~15 年，中位值5（1，8）年；病程4~18 年，中位病程为9（6，10）年；药物“开”期统一帕金森病评价量表第三部分（UPDRS⁃Ⅲ）评分21 ~ 92 分，平均评分60.38 ±13.60；药物“关”期UPDRS⁃Ⅲ评分9~53 分，平均评分31.18±10.43；UPDRS⁃Ⅳ评分2~9 分，平均评分为5.90±1.39；Hoehn⁃Yahr 分期3 级18 例（46.15%），4 级17 例（43.59%），5 级4 例（10.26%）；左旋多巴日等效剂量（LEDD）为0 ~ 1200 mg，平均为（583.65 ±217.84）mg。

二、研究方法

1.神经心理学测验 由同一位受过专业培训的神经外科医师于患者药物“关”期行神经心理学测验。（1）认知功能：简易智能状态检查量表（MMSE）主要包括定向力（10 分）、记忆力（3 分）、注意力和计算力（5 分）、回忆力（3 分）以及语言功能（9 分）等认知域。总评分30 分，评分越低、认知功能障碍程度越严重［10］。（2）注意力和工作记忆：数字广度测验（DST）分为数字顺背测验（DSFT）和数字倒背测验（DSBT）两项［11⁃12］，DSFT 测验由测试者依次读出一些数字，每个数字读一遍，嘱患者按照顺序重复一遍，完全正确为12 分，如果第一组数字不能正确复述则为0 分；DSBT 测验是嘱患者倒序重复一遍，完全正确为10 分，如果第一组数字不能正确复述则为0 分。DST 评 分 为DSFT 评 分 和DSBT 评 分 之 和，分值越低，代表注意力和工作记忆力下降程度越严重。（3）视空间能力和执行功能：采用画钟测验（CDT）进行评价，能够绘制完整的闭合圆圈计1 分，标画12 个数字无遗漏计1 分，12 个数字位置和顺序正确计1 分，指针位置正确计1 分，总评分4 分，评分越高、视空间能力和执行功能越佳［13⁃14］。（4）语言功能：通过动物词语流畅性测验（VFT）进行评价，要求患者1 min 内准确说出动物名称，不能重复，每说出1 种计1 分，评分越高、语言功能越佳［15］。

2.头部MRI 检查 于患者药物“开”期，采用美国GE 公司生产的Discovery MR 750 3.0T 超导MRI扫描仪，在标准头部线圈内完成扫描。检查过程中患者戴耳塞，尽可能保持不动，清醒闭眼，全身放松，避免任何思维活动，将泡沫塞入线圈与头部间隙，以减少头动伪影。先行T1WI 和T2WI 扫描，排除颅内器质性病变，然后行静息态fMRI（rs⁃fMRI）和高分 辨 率3D⁃T1WI。（1）rs⁃fMRI：采用回 波 平 面 成 像（EPI），重复时间（TR）为2000 ms、回波时间（TE）为30 ms，翻转角（FA）90°，扫描视野（FOV）240 mm×240 mm，矩阵64×64，层厚为3.60 mm、层间距为4.10 mm，扫描时间为484 s，共扫描242 个时间点、38 层，共获得9196 个横断面DICOM 图像。（2）高分辨率3D⁃T1WI：重复时间8.46 ms、回波时间3.25 ms，扫描视野256 mm×256 mm，矩阵为256×256，体素1 mm×1 mm×1 mm，层厚1 mm、层间距1 mm，扫描时间296 s，共获得188 个矢状位DICOM 图像。（3）图像处理：基于MATLAB 平台（https：//ww2.mathworks.cn/products/matlab.html），采 用 SPM12 软 件 包（https：//www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/spm12） 、DPABI 软件（http：//rfmri.org/dpabi）和RESTplus 软件（http：//restfmri.net/forum/REST_V1.8）对原始图像数据进行预处理［16⁃17］。首先，将原始图像DICOM 格式转换为Nifti 格式，考虑机器启动时不稳定，以及患者开始接受检查时不适应等情况，导致图像数据质量欠佳，剔除前10 个时间点，对原始图像获取时间导致的差异行时间层校正，计算头动参数并行头动校正，即剔除头动平移>3 mm/旋转>3°的数据；再以加拿大蒙特利尔神经病学研究所（MNI）图像为模板，将静息态fMRI 图像与原始结构图像进行空间标准化配准（体素3 mm×3 mm×3 mm），以半高全宽（FWHM）为6 mm×6 mm×6 mm 行高斯平滑，去线性趋势和去除协变量；然后采用RESTplus 软件ALFF 模块计算静息态低频振幅（ALFF）值，根据ALFF 值差异脑区描画兴趣区（ROI），再采用FC 模块计算差异脑区与全脑的FC 值。（4）数据处理与分析：采用RESTplus 软件分析ALFF 值和FC 值，以每例患者性别和年龄作为协变量，经多重比较校正（GRF 校 正；voxel P < 0.05，cluster P < 0.05）获 得ALFF 值和FC 值差异脑区，再采用BrainNet 软件（http：//www.nitrc.org/projects/bnv/），以 标 准CH2 模板为底板，叠加显示ALFF 值和FC 值差异脑区。

3. 统计分析方法 采用SPSS 22.0 统计软件进行数据的处理与分析。计数资料以相对数构成比（%）或率（%）表示，采用Fisher 确切概率法。呈正态分布的计量资料以均数±标准差（±s）表示，采用两独立样本的t 检验；呈非正态分布的计量资料以中位数和四分位数间距［M（P25，P75）］表示，采用Mann⁃Whitney U 检验。差异脑区ALFF 值与DSFT评分的相关性行Spearman 秩相关分析。以P ≤0.05 为差异具有统计学意义。

表1 PD⁃WI 组与PD⁃normal 组患者一般资料的比较Table 1. Comparison of demographic data and clinical characteristics between PD⁃WI group and PD⁃normal group

结 果

根据DSFT 评分<7 或≥7［18］，将39 例患者分为帕金森病合并工作记忆障碍（PD⁃WI 组，17 例）或帕金森病未合并工作记忆障碍（PD⁃normal 组，22 例）两组。两组患者一般资料比较，PD⁃WI 组患者药物“关”期UPDRS⁃Ⅲ评分高于（P=0.041）、左旋多巴日等效剂量低于（P=0.004）PD⁃normal 组，而性别、年龄、受教育程度、病程、药物“开”期UPDRS⁃Ⅲ评分、UPDRS⁃Ⅳ评分和Hoehn⁃Yahr 分期，组间差异无统计学意义（均P>0.05，表1）。

PD⁃WI 组患者MMSE 总评分低于PD⁃normal 组（P=0.032），其中，记忆力（P=0.014）、注意力和计算力（P=0.025）、语言功能（P=0.010）评分均低于PD⁃normal 组，定向力和回忆力评分组间差异无统计学意义（均P > 0.05）；PD⁃WI 组患者DST 评分（P =0.000）、DSBT 评 分（P = 0.000）和CDT 评 分（P =0.001）均低于PD⁃normal 组，而VFT 评分组间差异无统计学意义（P>0.05，表2）。

表2 PD⁃WI 组与PD⁃normal 组患者认知功能的比较Table 2. Comparison of cognitive scale scores between PD⁃WI group and PD⁃normal group

相比PD⁃normal 组，PD⁃WI 组ALFF 值升高脑区主要位于右侧扣带后回、右侧丘脑和右侧楔前叶，最高峰值点（peak 点）坐标x=12 mm、y=⁃33 mm、z= 6 mm，体素数为492（GRF 校正；voxel P < 0.05，cluster P<0.05；表3，图1）。

以右侧扣带后回为兴趣区，基于全脑水平，相比PD⁃normal 组，PD⁃WI 组与右侧扣带后回FC 值升高脑区主要位于左侧眶部额中回和右侧舌回（GRF校正；voxel P<0.05，cluster P<0.05；表4，图2）。

选取经GRF 校正后ALFF 值差异脑区即右侧扣带后回制作模板，根据该模板提取每例患者右侧扣带 后 回ALFF 值 为0.61 ~ 1.75，中 位 值1.21（0.94，1.30），所对应的DSFT 评分为4 ~ 9 分，中位评分8（5，8），经Spearman 秩相关分析显示，二者呈负相关关系（rs=⁃0.530，P=0.001）。

讨 论

根据流行病学调查资料显示，帕金森病发生率仅次于阿尔茨海默病，位居神经变性病第二位，主要发生于中老年人群，病因学机制可能为环境因素、遗传因素和神经系统退行性变等多因素共同作用于中脑黑质多巴胺能神经元，使其变性、缺失所致［19］。帕金森病患者存在注意力和工作记忆、语言功能、记忆力、视空间能力和执行功能等单个或多个认知域损害。本研究39 例原发性帕金森病患者根据DSFT 评分分为PD⁃WI 组和PD⁃normal 组，采用MMSE 量表、DST 量 表、CDT 量表和VFT 量表全面评价各认知域功能，结果显示，PD⁃WI 组患者MMSE 总评分及其记忆力、注意力和计算力、语言功能评分，以及DST、DSBT 和CDT 评分均低于PD⁃normal 组，表明帕金森病合并工作记忆障碍患者存在多个认知域损害，与既往研究结果相一致［20］。

表3 PD⁃WI 组与PD⁃normal 组ALFF 值差异脑区Table 3. The different brain regions with ALFF value between PD⁃WI group and PD⁃normal group

图1 静息态fMRI 统计结果所见 1a 以标准CH2 模板为底板，利用RESTplus Viewer 模块在二维图像上叠加显示PD⁃WI 组与PD⁃normal 组ALFF 值差异脑区，ALFF 值升高脑区主要位于右侧扣带后回、右侧丘脑和右侧楔前叶（黄色和橙色区域所示） 1b 以标准CH2 模板为底板，利用BrainNet 模块在三维图像上叠加显示PD⁃WI 组与PD⁃normal 组ALFF 值差异脑区，ALFF 值升高脑区主要位于右侧扣带后回、右侧丘脑和右侧楔前叶（蓝色和绿色区域所示）Figure 1 Statistical results of rs⁃fMRI Use the RESTplus Viewer module to display the statistical results on the 2D image: use the CH2 template based on the bottom plate, and the ALFF value statistical results were displayed superimposed. The increased ALFF value was mainly located in right posterior cingulate gyrus, right thalamus and right precuneus (yellow and orange areas indicate, Panel 1a). Use BrainNet module to display the statistical results on the 3D image: use the CH2 template based on the bottom plate, and the ALFF value statistical results were superimposed. The increased ALFF value was mainly located in right posterior cingulate gyrus,right thalamus and right precuneus (blue and green areas indicate, Panel 1b).

静息态fMRI 是目前唯一能够无创性检测全脑神经元活动和脑区功能连接的影像学技术，其原理是局部脑区神经元活动与其耗氧量、脑血流量呈正相关，通过图像信号的高低反映局部脑区自发性神经元活动的强弱［21］，因操作简便、配合度高、受外界因素干扰小，已广泛应用于阿尔茨海默病、癫、抑郁 等 疾 病［22⁃25］。Zang 等［26］将0.01~0.08 Hz 全 脑 体素信号的时域经傅里叶变换为频域，获得相应体素ALFF 值，反映静息态局部脑区自发性神经元活动变化，并认为ALFF 值与神经元活动相对应。功能连接通常用于研究某一种子点功能活动与其他脑区功能活动的相互作用，FC 值可以反映相应脑区的连接强度［27］。本研究结果显示，PD⁃WI 组患者右侧扣带后回、右侧丘脑和右侧楔前叶ALFF 值均高于PD⁃normal 组，且右侧扣带后回ALFF 值与DSFT 评分呈负相关关系，提示扣带后回与工作记忆障碍相关。扣带回参与构成边缘系统和Papez 环路，在记忆、情感和运动中具有重要作用［28］。扣带后回是脑默认网络（DMN）的核心脑区之一，脑默认网络是与认知功能密切相关的脑区［29］，脑默认网络核心脑区节点自发性神经元活动异常可表现为相应脑区功能障碍［30⁃31］。在本研究中，帕金森病患者脑默认网络核心脑区存在异常神经元活动，可能是导致工作记忆障碍的原因，PD⁃WI 组患者不仅右侧扣带后回、右侧丘脑和右侧楔前叶自发性神经元活动增强，且右侧扣带后回与左侧眶部额中回和右侧舌回功能连接增强，提示部分脑区神经元活动和功能连接的增强可能参与认知损害的代偿。吴学敏等［32］的研究显示，帕金森病合并认知功能障碍患者部分额上回神经元活动较正常对照者和认知功能正常的帕金森病患者增强，并与蒙特利尔认知评价量表（MoCA）评分呈负相关，认为该脑区神经功能增强参与帕金森病患者认知损害的代偿。帕金森病患者认知功能障碍与额叶⁃纹状体多巴胺能神经环路功能障碍相关，刘波等［33］和陈博宇等［34］均认为，帕金森病患者双侧扣带后回与其他脑区功能连接增强，以代偿纹状体⁃丘脑⁃皮质回路的功能障碍。Zhan 等［35］对比分析帕金森病患者的不同认知功能并行静息态fMRI 检查，发现早期帕金森病患者为适应认知功能减退，部分脑区神经功能适应性增强，与本研究结果相一致。本研究帕金森病合并工作记忆障碍患者右侧扣带后回神经元活动出现代偿性增强，进一步探究右侧扣带后回与全脑体素可能存在的异常功能连接，发现其与左侧眶部额中回和右侧舌回功能连接增强，可能是对早期认知功能减退的代偿，有助于患者完成复杂的认知任务。

表4 PD⁃WI 组与PD⁃normal 组FC 值的差异脑区Table 4. The different brain regions with FC value between the PD⁃WI group and the PD⁃normal group

综上所述，本研究以原发性帕金森病患者为研究对象，并根据DSFT 评分分组，两组患者性别、年龄、受教育程度、病程和运动症状相匹配，避免了年龄和受教育程度对认知功能的影响，再采用多项神经心理学测验量表全面评价多个认知域功能，同时与静息态fMRI 数据进行对比分析。本研究不足：样本量较小、缺少年龄和受教育程度相匹配的正常对照组，无法全面揭示工作记忆相关脑区的异常活动，以及工作记忆正常的帕金森病患者是否存在神经元活动异常，需在后续研究中进一步细化研究方案，扩大样本量，结合功能连接分析方法，以及DTI数据和结构成像数据探究帕金森病脑组织结构和功能异常，进而进行多维度工作记忆障碍相关机制研究。

利益冲突无